留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

光热敏折变玻璃的体布拉格光栅热特性理论研究

李志永,  谭荣清,  黄伟,  叶庆,  韩高策,  柯常军,  李辉

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2017 >  46(8): 821001-0821001(5)
李志永, 谭荣清, 黄伟, 叶庆, 韩高策, 柯常军, 李辉. 光热敏折变玻璃的体布拉格光栅热特性理论研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(8): 821001-0821001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0821001
引用本文: 李志永, 谭荣清, 黄伟, 叶庆, 韩高策, 柯常军, 李辉. 光热敏折变玻璃的体布拉格光栅热特性理论研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(8): 821001-0821001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0821001
shu
Li Zhiyong, Tan Rongqing, Huang Wei, Ye Qing, Han Gaoce, Ke Changjun, Li Hui. Investigation on the thermal properties of volume Bragg grating in photo-thermo-refractive glass[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(8): 821001-0821001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0821001
Citation: Li Zhiyong, Tan Rongqing, Huang Wei, Ye Qing, Han Gaoce, Ke Changjun, Li Hui. Investigation on the thermal properties of volume Bragg grating in photo-thermo-refractive glass[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(8): 821001-0821001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0821001
shu

光热敏折变玻璃的体布拉格光栅热特性理论研究

doi: 10.3788/IRLA201746.0821001
  • 1.

    中国科学院电子学研究所 高功率气体激光技术部,北京 100190;

  • 2.

    解放军电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037;

  • 3.

    中国科学院大学,北京 100049

基金项目: 

脉冲功率激光技术国家重点实验室基金（SKL2014KF02;SKL2016KF02）;国家自然科学基金（61505212）

详细信息
    作者简介:

    李志永(1986-),男,助理研究员,博士,主要从事半导体激光器线宽压窄技术和碱金属蒸气激光器方面的研究。Email:lizhiyong_1226@126.com

  • 中图分类号: TN248.2

Investigation on the thermal properties of volume Bragg grating in photo-thermo-refractive glass

  • 1.

    Department of High Power Gas Laser,Institute of Electronics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China;

  • 2.

    State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology,Electronic Engineering Institute of PLA,Hefei 230037,China;

  • 3.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

  • 摘要: 光热敏折变（photo-thermo-refractive， PTR）玻璃材质的体布拉格光栅（volume Bragg grating， VBG）在外腔半导体激光器（laser diode， LD）光谱特性改善领域具有较为广泛的应用。基于有限元分析方法，研究了LD辐照高度、LD功率和工作温度对VBG热分布的影响。在LD功率为40 W和工作温度为25℃的工作条件下，辐照高度分别为1.48、0.88和0.28 mm时，VBG的最高温升分别为8.52、5.07、2.20℃。辐照区域内的温度与工作温度的偏差随LD功率升高等比例变大。升高VBG工作温度，可以缩小辐照区域内的实际温度与工作温度的差距。结果表明，通过优化辐照高度和LD的工作参数，可以实现VBG工作区域较小的温度梯度分布。
    Abstract: Volume Bragg gratings (VBG) fabricated by photo-thermo-refractive glass are widely adopted in linewidth-narrowing of laser diode with external cavities. The model was based on finite element analyses. Through the model, thermal properties of the VBG were researched under conditions of different laser diode (LD) illumining area, different laser power and different gratings' working temperature. When the LD power was 40 W and the working temperature was 25℃, the increase of the maximal temperature are 8.52, 5.07 and 2.20℃ at the illuminated altitude of 1.48, 0.88 and 0.28 mm. The discrepancy between the temperatures of the illuminated area and the working temperature was linear to the LD power. By improving the VBG working temperature, the gap between the actual temperature and the working temperature can be reduced. According to the research, the uniformity of the VBG's temperature can be optimized by choosing illuminated area and LD driving conditions, which will be beneficial to acquire the LD with narrow linewidth.
  • [1] Mu Yining, Li Ping, Wang He. Comparison analysis of single-grating diffraction and double-grating diffraction angle detection[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5):1616-1620. (in Chinese)母一宁, 李平, 王贺. 单光栅与双光栅衍射角度检测对比分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5):1616-1620.
    [2] Huang Wei, Tan Rongqing, Li Zhiyong. Theoretical investigation on threshold characteristics of diode side-pumped rubidium vapor laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(2):0206001. (in Chinese)黄伟, 谭荣清, 李志永. LD横向泵浦铷蒸气激光器阈值特性理论研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(2):0206001.
    [3] Zhang Zhen, Ma Pengge, Wang Jinfeng, et al. Lateral force study on conditions under IR Bragg grating[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(6):1841-1844. (in Chinese)张臻, 马鹏阁, 王金凤, 等. 红外光谱条件下Bragg光栅的横向受力研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(6):1841-1844.
    [4] Volodin B L, Dolgy S V, Melnik E D, et al. Wavelength stabilization and spectrum narrowing of high-power multimode laser diodes and arrays by use of volume Bragg grating[J]. Optics Letters, 2004, 29(16):1891-1893.
    [5] Meng L S, Ntzamov B, Madasamy P, et al. High power 7-GHz bandwidth external-cavity diode laser array and its use in optically pumping singlet delta oxygen[J]. Optics Express, 2006, 14(22):10469-10474.
    [6] Glebov L, Podvyaznyy A, Venus G, et al. 250 W diode laser for low pressure Rb vapor pumping[C]//SPIE, 2010, 7583(9):758313.
    [7] Yang Zining, Wang Hongyan, Lu Qisheng, et al. An 80-W laser diode array with 0.1 nm linewidth for rubidium vapor laser pumping[J]. Chinese Physics Letters, 2011, 28(10):104202.
    [8] Li Zhiyong, Tan Rongqing, Xu Cheng, et al. Tunable and linewidth-reduce laser diode stack for rubidium laser pumping[J]. Chinese Physics Letters, 2013, 30(11):114201.
    [9] Ding Peng, Cao Yinhua, Qi Junfeng, et al. Collimation and focus characteristics of slow-axis beams of diode laser array[J]. Journal of Beijing University of Technology, 2010, 36(3):429-432. (in Chinese)丁鹏, 曹银花, 祁俊峰, 等. 半导体激光列阵慢轴准直和聚焦特性[J]. 北京工业大学学报, 2010, 36(3):429-432.
    [10] Li Zhiyong, Tan Rongqing, Xu Cheng, et al. Laser diode array with narrow linewidth for rubidium vapor laser pumping[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2013, 25(4):875-878. (in Chinese)李志永, 谭荣清, 徐程, 等. 用于铷蒸气激光泵浦的窄线宽阵列半导体激光器[J]. 强激光与粒子束, 2013, 25(4):875-878.
    [11] Kohler B, Brand T, Haag M, et al. Wavelength stabilized high-power diode laser modules[C]//SPIE, 2009, 7198:719810.
    [12] Waritanant T, Chung T Y. Influence of minute self-absorption of a volume bragg grating used as a laser mirror[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 2011, 47(3):390-397.
    [13] Wang Hongyan, Yang Zining, Hua Weihong, et al. Volume Bragg grating temperature gradient effect on laser diode array and stack spectra narrowing[C]//SPIE, 2012, 8677:86771F.
    [14] Ciapurin I V, Glebo L B, Smirnov V I. Modeling of Gaussian beam diffraction on volume Bragg gratings in PTR glass[C]//SPIE, 2005, 5742:183-194.
    [15] Xiong Baoxing, Yuan Xiao, Zhang Xiang, et al. Characteristics on the photo-thermal-refractive glass and volume Bragg gratings[J]. Acta Optica Sinica, 2012, 32(8):0816001. (in Chinese)熊宝星, 袁孝, 张翔, 等. 光热敏折变玻璃及其布拉格体光栅特性研究[J]. 光学学报, 2012, 32(8):0816001.
  • [1] 李珊珊, 杨介伟, 杨天新, 王肇颖, 张恒康.  表征稳频半导体激光器频率特性的方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(10): 20230063-1-20230063-7. doi: 10.3788/IRLA20230063
    [2] 魏超, 初凤红, 卞正兰, 魏芳.  短相干半导体激光器的射频调制特性及应用 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220553-1-20220553-9. doi: 10.3788/IRLA20220553
    [3] 凡正东, 彭航宇, 张俊, 王靖博, 张继业, 王立军.  基于外腔光谱合束的650 nm半导体激光器 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230198-1-20230198-6. doi: 10.3788/IRLA20230198
    [4] 盛立文, 葛崇琳, 曹乾涛, 黄琳, 赵众安, 李龙菲, 乔山, 张爱国, 韦育, 金辉, 张志辉, 刘加庆, 白振旭, 刘志明.  宽范围无跳模外腔可调谐半导体激光器 . 红外与激光工程, 2023, 52(8): 20230374-1-20230374-7. doi: 10.3788/IRLA20230374
    [5] 韩志刚, 郑云瀚, 王昊业, 李方欣, 陈佳乐, 朱日宏.  6.7 kW全国产化窄线宽三包层光纤激光器 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210849-1-20210849-9. doi: 10.3788/IRLA20210849
    [6] 李炳阳, 于永吉, 王子健, 王宇恒, 姚晓岱, 赵锐, 金光勇.  窄线宽1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN中红外光学参量振荡器研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210898-1-20210898-6. doi: 10.3788/IRLA20210898
    [7] 张万儒, 粟荣涛, 李灿, 张嵩, 姜曼, 马鹏飞, 马阎星, 吴坚, 周朴.  窄线宽光纤激光振荡器研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210879-1-20210879-26. doi: 10.3788/IRLA20210879
    [8] 孟祥瑞, 文瀚, 陈浩伟, 孙博, 陆宝乐, 白晋涛.  波长可切换窄线宽单频掺镱光纤激光器（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20220325-1-20220325-8. doi: 10.3788/IRLA20220325
    [9] 蒋贇, 刘博, 范伟.  体布拉格光栅光谱滤波器特性研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210055-1-20210055-7. doi: 10.3788/IRLA20210055
    [10] 张昆, 周寿桓, 李尧, 张利明, 余洋, 张浩彬, 朱辰, 张大勇, 赵鸿.  142 W高峰值功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光器 . 红外与激光工程, 2020, 49(4): 0405003-0405003-6. doi: 10.3788/IRLA202049.0405003
    [11] 王鑫, 朱凌妮, 赵懿昊, 孔金霞, 王翠鸾, 熊聪, 马骁宇, 刘素平.  915 nm半导体激光器新型腔面钝化工艺 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 105002-0105002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0105002
    [12] 颜凡江, 杨策, 陈檬, 桑思晗, 李梦龙, 蒙裴贝.  高重频高峰值功率窄线宽激光放大器 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 206002-0206002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0206002
    [13] 孙舒娟, 谭昊, 孟慧成, 郭林辉, 高松信, 武德勇, 许放.  高亮度半导体激光器无输出耦合镜光栅外腔光谱合束 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 306006-0306006(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0306006
    [14] 白慧君, 汪岳峰, 王军阵, 郭天华.  双波长可调外腔半导体激光器 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 906002-0906002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0906002
    [15] 朱其文, 张普, 吴的海, 聂志强, 熊玲玲, 刘兴胜.  千瓦级传导冷却半导体激光器阵列热特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1005003-1005003(7). doi: 10.3788/IRLA201754.1005003
    [16] 柯熙政, 邓莉君.  半导体激光器的非线性失真特性及预失真补偿研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3204-3210.
    [17] 陈河, 陈胜平, 侯静, 姜宗福.  1.06μm注入锁定增益开关半导体激光器特性分析与功率放大研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2900-2905.
    [18] 李元栋, 武永福, 胡猛, 孙瑞.  浅析元件参数对外腔半导体激光器输出谱宽影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 94-97.
    [19] 王云祥, 邱琪, 梁旭, 邓珠峰.  窄线宽低噪声可调谐非平面环形激光器 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 595-598.
    [20] 方秀丽, 童峥嵘, 曹晔, 杨秀峰.  采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔光纤激光器 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 329-333.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  440
  • HTML全文浏览量:  61
  • PDF下载量:  78
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-13
  • 修回日期:  2017-01-24
  • 刊出日期:  2017-08-25

光热敏折变玻璃的体布拉格光栅热特性理论研究

doi: 10.3788/IRLA201746.0821001
  • 1. 中国科学院电子学研究所 高功率气体激光技术部,北京 100190;
  • 2. 解放军电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037;
  • 3. 中国科学院大学,北京 100049
    • 作者简介:

    李志永(1986-),男,助理研究员,博士,主要从事半导体激光器线宽压窄技术和碱金属蒸气激光器方面的研究。Email:lizhiyong_1226@126.com

  • 收稿日期: 2016-12-13
  • 修回日期: 2017-01-24
  • 刊出日期: 2017-08-25
基金项目:

脉冲功率激光技术国家重点实验室基金（SKL2014KF02;SKL2016KF02）;国家自然科学基金（61505212）

  • 中图分类号: TN248.2

摘要: 光热敏折变（photo-thermo-refractive， PTR）玻璃材质的体布拉格光栅（volume Bragg grating， VBG）在外腔半导体激光器（laser diode， LD）光谱特性改善领域具有较为广泛的应用。基于有限元分析方法，研究了LD辐照高度、LD功率和工作温度对VBG热分布的影响。在LD功率为40 W和工作温度为25℃的工作条件下，辐照高度分别为1.48、0.88和0.28 mm时，VBG的最高温升分别为8.52、5.07、2.20℃。辐照区域内的温度与工作温度的偏差随LD功率升高等比例变大。升高VBG工作温度，可以缩小辐照区域内的实际温度与工作温度的差距。结果表明，通过优化辐照高度和LD的工作参数，可以实现VBG工作区域较小的温度梯度分布。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计